Наша географияЗаявка на членство+7 916 848-78-01info@rusneuro.net
О НейроНетеНаша миссияЧлены союзаНовостиСМИ о насДокументыАрхивКонтакты
Новости / Обзор новостей нейротехнологий 06.05.17-12.05.17
Новости
12.05.2017

Обзор новостей нейротехнологий 06.05.17-12.05.17

3D оптогенетика с визуализацией

“Three-Dimensional Two-Photon Optogenetics And Imaging Of Neural Circuits In Vivo” | bioRxiv | doi: 10.1101/132506

нейромодуляция

Сотрудники Центра нейротехнологий Колумбийского университета (США) показали, как стимулировать и  одновременно считывать активность клеток, лежащих в разных слоях ткани мозга. Двухфотонный микроскоп дает очень точную картинку, в сочетании с методами оптической стимуляции он позволяет наблюдать и управлять работой нейронов с разрешением в одну клетку. До сих пор такие гибридные системы ограничивались двумерными плоскостями. Однако нейронные цепи трехмерны, и генетически и функционально единые ансамбли распределены по всему объему, так что расширение метода до трехмерного просто необходимо.

Авторы построили 3D-микроскоп с двумя двухфотонными возбуждающими лазерами для визуализации и фотостимуляции. Каждый лазерный луч имеет контроль глубины фокуса в образце независимо от движения объектива. Это добавляет гибкости и уменьшает возможные искажения. В части формирования изображения авторы снабдили настраиваемый по длине волны сапфировый лазер электрически регулируемыми линзами и связали его с резонансным сканером для высокоскоростной объемной кальциевой визуализации. Регуляция линз обеспечивает осевой сдвиг фокуса до 90 мкм ниже и 200 мкм выше номинальной фокальной плоскости объектива.

 

Схема одновременного объемного кальциевого изображения и 3D-голографическая модельная фотостимуляция в коре головного мозга.

В части фотостимуляции авторы использовали пространственный модулятор света (SLM). Он дает трехмерное разбиение пучка, направляя лучи на выбранные позиции в образце с разной глубиной. В тестовых экспериментах измеряли зеленую флуоресценцию в ответ на фотостимуляцию белка, реагирующего на красный свет. Авторы работали с пирамидальными клетками в зрительной коре анестезированных мышей, контролируя одновременно активность нейронов в трех плоскостях.

Микроскоп спроектирован с переключаемыми кинематическими зеркалами, так что лазеры легко перенаправить и использовать для красных флуорофоров и синих опсинов. Метод полезен для изучения связей нервных клеток, организации их ансамблей и обработки информации в нейронных цепях. Он распространяет предыдущие методы с 2D-плоскости на 3D-объем. Это шаг точной оптогенетики в сторону больших пространственных масштабов.

 

Украсть пароль через интерфейс мозг-компьютер

“PEEP: Passively Eavesdropping Private Input via Brainwave Signals” | Financial Cryptography and Data Security 2017 | PDF

 

неинвазивные интерфейсы

Гарнитуру ЭЭГ или приложение с доступом к сигналам ЭЭГ можно превратить в клавиатурного шпиона. Кейлоггер или клавиатурный шпион -- это программа, записывающая нажатия клавиш, часто с целью кражи паролей и прочих конфиденциальных данных. Программисты из Университета Алабамы в Бирмингеме и Калифорнийского университета в Риверсайде для проверки уязвимостей разработали PEEP, новый тип атаки кейлоггера на основе интерфейса мозг-компьютер и методов машинного обучения. Они протестировали коммерческий гаджет и гарнитуру для лабораторий. И экспериментально показали способность PEEP взламывать пользовательские ПИНы и пароли по мере их ввода на физической или виртуальной клавиатуре.

Пример цифровой клавиатуры, которая использовалась в экспериментах.

Авторы рассмотрели идею, что человек прервет игру и войдет в банковскую учетную запись, не сняв гарнитуру. Участники опыта вводили случайные ПИН-коды при работающей гарнитуре, позволяя PEEP выявить связь между нажатиями и ЭЭГ данными. Ситуация легко достигается в жизни, если в ходе игры вас просят набрать текст, код или капчу как часть игрового процесса. Программа учится и после двухсот символов она способна сделать прогноз по ЭЭГ данным, какой символ введен. Прогноз не идеален, но повышает вероятность угадывания четырехзначного числового кода с одного из 10 000 до одного из 20 и повышает вероятность угадывания шестибуквенного пароля до одного из 500.

 

Постановка эксперимента с гарнитурой Emotiv

В экспериментах участники использовали гарнитуры Emotiv и B-Alert, печатали на реальной и виртуальной клавиатуре, вводили 4-значные цифровые коды и 6-значные буквенные пароли. Данные собирались в четырех сеансах в один день для каждой задачи. Для каждого символа брались данные за 235 мс до нажатия клавиши и 468 мс во время нажатия. Отметим, что задача отделить ЭЭГ от артефактов здесь не стоит, все данные идут в дело, включая сигналы от мышц. Программа выучивает паттерн, характерный для ввода символа, и какая в нем доля миограммы, не имеет значения.

Авторы заключают, что следует изучить вероятные способы борьбы с такими атаками, учитывая их серьезные последствия. Значимость проблемы будет расти по мере распространения интерфейсов типа мозг-компьютер среди пользователей.

Высокоскоростная фотоакустическая томография

“Single-impulse panoramic photoacoustic computed tomography of small-animal whole-body dynamics at high spatiotemporal resolution” | Nature Biomedical Engineering | doi:10.1038/s41551-017-0071

 

имиджинг

Исследователи Университета Дьюка, Университета Вашингтона и Калифорнийского технологического института разработали новый вид фотоакустической компьютерной томографии. С его помощью можно получать контрастные изображения внутренних органов, нейронных сетей, сосудов, циркуляции клеток в реальном времени и высоком разрешении, не вводя красители и не используя радиоактивные метки. Этим методом -- его назвали SIP-PACT, single-impulse photoacoustic computed tomography -- авторы за минуту послойно отсканировали живую мышь.

 

Схема SIP-PACT конфокальной доставки света и обнаружения фотоакустической волны. Лучи двух лазеров суммируются, проходят сквозь коническую линзу, оптический конденсатор, и свет падает на мышь. Кольцевой ультразвуковой измеритель ловит волну в 2D плоскости и передает данные в систему обработки.

Метод SIP-PACT использует мощный, но очень короткий лазерный импульс. Когда он попадает в клетку, энергия слегка её нагревает и заставляет мгновенно расшириться, вызывая акустическую волну. Авторы построили круговую систему из 512 ультразвуковых детекторов и систему сбора данных, которая вычисляет источник ультразвуковой волны из любого места в пределах тела маленького животного. Ультразвук легко проходит сквозь биологические ткани, детектор регистрирует волну в течение 50-ти микросекунд. Получается картина поперечного сечения с разрешением в 125 микрометров и диаметром около 16 мм. Такие кадры можно делать по 50 штук в секунду, смещая плоскость сканирования. Это похоже на функциональную МРТ, только гораздо быстрее.

 

SIP-PACT всего тела от мозга до живота. a) сосудистая сеть коры головного мозга; (b-f) изображения поперечного сечения: верхней грудной полости (b), нижней грудной полости (c), двух долей печени (d), верхней брюшной полости (e) и нижней части брюшной полости (f).

Панорама содержит данные со всех направлений, так что в пределах 2D сечения потерь информации нет, можно видеть анатомию (сердце, печень, кишечник и т.д.) и биологическую динамику, например, пульсацию артерий. Конкретные структуры были выявлены по контрасту гемоглобина. В качестве теста авторы отслеживали миграцию раковых клеток в мозге мыши и нейронную активность мозга крысы в реальном времени. Авторы замечают, что по оптическому контрасту и пространственно-временному разрешению SIP-PACT превзошел другие известные неинвазивные методы визуализации.


Фоторецептор в мозге различает день и ночь

“A rhodopsin in the brain functions in circadian photoentrainment in Drosophila” | Nature | doi:10.1038/nature22325

нейромодуляция

Впервые показана функция светочувствительного белка опсина в мозге. Американские нейробиологи установили, что родопсин Rh7 экспрессируется в нейронах пейсмекерного типа у мух дрозофил, регулируя суточный цикл. Это первый пример опсина, который играет важную биологическую роль не в клетках сетчатки, а в нейронах головного мозга. Ранее функция Rh7  не была известна.

Авторы работы модифицировали гены мух, заменив на Rh7 светочувствительный белок в клетках глаз. Исследователи обнаружили, что Rh7 так же реагирует на свет и может функционально заменить утраченный рецептор. Далее с помощью антител они построили карту экспрессии Rh7 в мозге и выяснили, что родопсин работает в нейронах, которые отвечают за регуляцию суточного биоритма. Мухи, лишенные белка Rh7, медленно адаптировались к изменениям цикла день-ночь. Правда, в нейронах пейсмекерного типа есть пигмент криптохром (Cry), но он чувствует лишь яркий свет, и мухи без криптохрома все равно реагировали на удлинение светового дня.

Авторы меняли освещенность, экспериментировали с мухами, лишенными сразу Rh7 и Cry или поочередно. Родопсин был необходим мухам для настройки суточных ритмов. Присутствие его в клетках мозга не выглядит странным, поскольку свет проходит через кутикулу. В этой связи интересно будет проверить роль меланопсина и энцефалопсина, светочувствительных белков, которые экспрессируются в мозге человека. Хотя известно, что свет может проникать сквозь череп млекопитающих, все же степень этого проникновения очень низка. Разрешение загадки будем ждать в будущих исследованиях.

Доставка гена в глаз

“Targeted Multifunctional Lipid ECO Plasmid DNA Nanoparticles as Efficient Non-viral Gene Therapy for Leber’s Congenital Amaurosis” “ | Molecular Therapy - Nucleic Acids | doi: 10.1016/j.omtn.2017.02.005

 

 наночастицы

Биоинженеры из Университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде, США разработали способ доставки гена в сетчатку с помощью наночастиц. Амавроз Лебера — наследственное заболевание, которое проявляется на первых годах или месяцах жизни и приводит к слепоте. Одна из форм болезни (LCA2) развивается из-за мутации гена RPE65, который кодирует энзим, важный для метаболизма клеток сетчатки. Клетки умирают, но если ввести им правильную версию гена, зрение можно спасти.

Доставка генов вирусом в организм человека сопряжена с риском. Вирус способен вызвать иммунную реакцию, либо проникнуть в мозг по оптическому нерву, разнося ДНК за пределы сетчатки. Нужны невирусные формы доставки, и авторы предложили наночастицы на базе липидов, которые можно направить в пигментный эпителий глаза. Частицы снабдили специальной молекулой-спейсером, которая цепляется к ретиноидным белкам, как якорь. Такой прием повышает избирательность транспорта, и полезный “груз” попадает точно в клетки сетчатки, не уходя в прочие органы.

 

При введении в субретинальное пространство наночастицы ECO связываются с ретиоидными белками. Те помогают удержать наночастицы в пространстве и перенести их в клетки-мишени. После поглощения клеткой наночастицы за счет падения pH высвобождают плазмидную ДНК гена RPE65. Наконец, ген RPE65 экспрессируется клеткой, замедляя дегенерацию колбочек.

Авторы протестировали частицы сперва в пробирке с клетками, затем на живых мышах. Для контроля действия гена ввели флуоресцентный маркер. Наконец, эффективность генной терапии определялась электроретинографией в глазах мышей моделей человеческого LCA2. После инъекции в сетчатку исследователи видели, что флуоресцентный зеленый маркер проявился в клетках пигментного эпителия. Тесты показали, что у мутантных мышей индуцированная светом электрическая активность клеток в сетчатке заметно выросла. Палочки и колбочки работали, эффект сохранялся до 120 дней.

Опыты в первом приближении показывают, что доставка гена с помощью наночастиц может стать альтернативой вирусным типам транспорта и применяться для генной терапии. В планах авторов -- совместить метод наночастиц с технологией генного редактирования CRISPR/cas9.

 

Автор: Денис Тулинов

17.11.2017В СГТУ пройдет Международная школа молодых ученых «Динамика сложных сетей и их применение в интеллектуальной робототехнике» (DCNAIR 2017)

Она нацелена на то, чтобы стать международной площадкой для обмена образовательными, научными и техническими идеями и достижениями между специалистами, в особенности молодыми учёными и студентами, работающими в области изучения сложных сетей и интеллектуальной робототехники.

Подробнее
17.11.2017Обзор новостей в России и мире. СТАРТАПЫ И БИЗНЕС в сфере нейротехнологий 10.11.17 - 17.11.17

Самые актуальные новости бизнеса в сфере нейротехнологий за неделю

Подробнее
17.11.2017Обзор новостей нейротехнологий 11.11.17 - 17.11.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
16.11.2017Synergy Global Forum приглашает участников "Нейронет"

Synergy Global Forum состоится в Москве 27 и 28 ноября. Для участников Отраслевого союза «Нейронет» предусмотрены особые условия участия!

Подробнее
15.11.201726 ноября состоится знаковое событие в мире ассистивных и нейротехнологий — соревнования НЕЙРОТЛОН

26 ноября в Санкт-Петербурге пройдет НЕЙРОТЛОН – соревнования людей с ограниченными возможностями, использующих ассистивные технологии. 

Подробнее
15.11.2017В Петербурге пройдет НейроФорум «Возможности для развития Нейронет на глобальном рынке»

 

С 23 по 26 ноября в петербургской «Точке кипения» АСИ пройдет НейроФорум «Возможности для развития Нейронет на глобальном рынке». Организаторы Форума: Университет ИТМО, «Точка кипения» в Санкт-Петербурге. Мероприятие проходит при поддержке Отраслевого союза «Нейронет».

Подробнее
14.11.20175 декабря пройдет открытый "Котел идей "Нейронет"

Приглашаем посетить юбилейную, 101-ю сессию "Котел идей "Нейронет". 

Подробнее
13.11.2017Нейрокоммуникации обсудят в лектории "360 разговоров о будущем"

Завтра NeuroTrend & NeuroChat приглашают всех в лекторий "360 разговоров о будущем", работающий в рамках выставки "Россия, устремленная в будущее" в здании Манежа.

Подробнее
10.11.2017FinMachine 2017. II ежегодный финансовый форум о нейросетях, искусственном интеллекте и машинном обучении

Отраслевой союз "Нейронет" стал информационным партнером  ежегодного финансового форума FinMachine 2017.

Подробнее
10.11.2017Обзор новостей нейротехнологий 04.11.17 - 10.11.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
9.11.2017Fibrum создал первую в мире сеть виртуальных магазинов для AliExpress и Tmall

 

Fibrum, участник Отраслевого союза "Нейронет", разработал создал для AliExpress уникальную платформу, ставшую основой для 121 виртуального магазина интернет-гиганта в 11 городах России. 

 

Подробнее
9.11.2017Обзор новостей в России и мире. СТАРТАПЫ И БИЗНЕС в сфере нейротехнологий 03.11.2017 - 09.11.17

Самые актуальные новости бизнеса в сфере нейротехнологий за неделю

Подробнее
9.11.2017«Юный нейромоделист» представили на Баркемпе в Петербурге

Конструктор «Юный нейромоделист» от компании BiTronics Lab представили главам регионов и сотрудникам Администрации Президента на конференции «Национальная технологическая революция 20.35» в Санкт-Петербурге.

Подробнее
6.11.2017Обзор новостей в России и мире. СТАРТАПЫ И БИЗНЕС в сфере нейротехнологий 28.10.2017 - 03.11.17

Самые актуальные новости бизнеса в сфере нейротехнологий за неделю

Подробнее
3.11.2017Обзор новостей нейротехнологий 27.10.17 - 03.10.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
2.11.20171 ноября прошел финал конкурса «УМНИК» по тематикам, связанным с технологиями Нейронет

Мероприятие прошло в пространстве «Точка кипения» АСИ в Москве.

Подробнее
2.11.2017Приглашаем принять участие в хакатоне ТИЛТЕХ МЕДХАК

Фонд инновационных технологий в медицине TealTech Capital и ScienceGuide проведут первый международный хакатон по цифровой медицине – ТИЛТЕХ МЕДХАК

Подробнее
27.10.2017Обзор новостей нейротехнологий 21.10.17 - 27.10.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
27.10.2017Обзор новостей в России и мире. СТАРТАПЫ И БИЗНЕС в сфере нейротехнологий 21.10.2017 - 27.10.2017

Самые актуальные новости бизнеса в сфере нейротехнологий за неделю

Подробнее
25.10.2017 Объявлена дата проведения финала программы «УМНИК» по тематикам Нейронет

1 ноября ФГБУ Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Фонд содействия инновациям), совместно с Отраслевым союзом НейроНет, проведут финал программы «УМНИК» по тематикам, связанным с технологиями Нейронет (интерфейсы человеко-машинного взаимодействия, нейросети, Bigata, IoT и другие).

Подробнее
123242, г. Москва, Малый Конюшковский пер., д. 2, оф. 17